ГОСТ 6689.10-92

ГОСТ 6689.10−92 ニッケル、ニッケル合金および銅−ニッケル合金。炭素の測定法

ГОСТ 6689.10−92

グループ В59

ソビエト連邦国家標準

ニッケル、ニッケル合金および銅−ニッケル合金

炭素の測定法

Nickel, nickel and copper-nickel alloys. Methods for the determination of carbon

ОКСТУ 1709

施行日 1993−01−01

情報

1. 作成・提出：ソビエト連邦冶金省

作成者

В.Н.Федоров, Ю. М. Лейбов, Б. П. Краснов, А. Н. Боганова, И.А.Воробьева

2. 1992年2月18日付 ソビエト連邦標準化・計量委員会決定（№ 167）により承認・施行

3. 代替 ГОСТ 6689.10−80

4. 参照規格・技術文書

本規格は、ニッケルおよび銅−ニッケル合金中の炭素を、次の方法で定める：ポテンショメトリック法（質量分率0.002〜0.3%の範囲）、容量法（質量分率0.01〜0.3%の範囲）、および自動・半自動分析装置を用いる方法（質量分率0.002〜0.3%の範囲）。分析は ГОСТ 492* および ГОСТ 19241 に準拠して行う。
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* ロシア連邦領域では ГОСТ 492−2006 が適用される。 — データベース作成者注。

1. 一般要求事項

分析方法に関する一般要求は ГОСТ 25086 に従い、補足は ГОСТ 6689.1 の第1章による。

2. ポテンショメトリック法（炭素の定量）

2.1. 方法の原理

本法は、試料を1350−1400 °Cで酸素流中に燃焼させ、生成した二酸化炭素を塩化バリウム溶液および水和された水酸化バリウムで吸収し、吸収液を水和水酸化バリウムで元のpH値まで滴定することに基づく。

2.2. 装置、試薬および溶液

炭素測定装置（図1）は、酸素ボンベ1または酸素配管；ソーダ石灰入りU字管2；1 mol/dm硫酸を入れた容器3；（40 g/dm）水酸化ナトリウム溶液を入れた容器4；一酸化炭素燃焼装置5；（50 g/dm）水酸化バリウム溶液を入れた容器6；2 mol/dm硫酸溶液を入れた容器7；燃焼管の止め具（栓）8；冷却器9、12；直径18−22 mmの焼成用磁器管10（使用前に1200 °Cで焼成すること）；自動温度調整機能を有する水平形電気管状炉11（最高1400 °Cまで調整可能）；二酸化マンガンを入れた吸収容器13；圧力平衡容器14；三方コック15；電極付き管16（図2）；水酸化バリウム溶液を入れたマイクロビュレット17；ガルバノメータ18；補償回路19（図3）から構成される。

図1

図2

図3

電極付管（図2）は、ガラス管1；塩化銀電極2；栓3；封入された白金電極4；ゴム製連結リング5；ガラスフィルター6；ガラスフィルターを閉じる栓7；導気管8 から成る。

補償回路（図3）は、外径6−8 mmの耐熱ガラス管1；外径1 mmの白金線ループ2；1.5 Ω・4 Aの可変抵抗器3；6 Vの蓄電池4から成る。

銅：規格 ГОСТ 859 に準拠したMO級の細かい切りくずまたはおがくず。
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* ロシア連邦領域では ГОСТ 859−2001 が適用される。以下本文中同様。 — データベース作成者注。

過マンガン酸カリウム：ГОСТ 20490 に準拠、40 g/dm の溶液。

塩化バリウム：ГОСТ 4108 に準拠。

硫酸マンガン：ГОСТ 435 に準拠。

作業条件設定用の標準試料：国家標準物質を使用（例：ГСО 2146−81、ГСО 838−84п、ГСО 1632−83п、ГСО 1377−82п、ГСО 716−84п、ГСО 1862−85п、ГСО 1862−80、ГСО 1498−83п、ГСО 1609−85п）。

8水和硫酸バリウム：ГОСТ 4107 に準拠、50 g/dm の溶液および滴定用溶液。滴定用溶液の作り方：水酸化バリウム5 gおよび水酸化ナトリウム1.4 gを1 dmの煮沸水に溶解する。溶液を攪拌、ろ過しマイクロビュレットに入れる。マイクロビュレットの全ての開口部は、ソーダ石灰で満たした管で閉塞しておくこと。

水酸化バリウム溶液の質量濃度を定めるために次のようにする：標準試料のニッケルまたは鋼の粉末1 gを磁器製舟に入れ、1 gの銅と混合する。

その舟を燃焼管に入れ、以後の操作は項2.4に示すとおりに行う。

アスベスト繊維上に沈着させた二酸化マンガン：硫酸マンガン13 gを少量の水に溶かし、この溶液で、あらかじめ1000 °Cで焼成したアスベスト繊維90 gを飽和させる。アスベストと硫酸マンガンを入れた容器に過マンガン酸カリウム溶液200 cmを加え、5分間煮沸する。二酸化マンガンを付着させたアスベストをろ過し、熱水で洗浄し、105 °Cで乾燥する。

精製エチルアルコール：ГОСТ 18300 に準拠。

過酸化水素：ГОСТ 10929 に準拠、30%溶液。

フェノールフタレイン：規格類に従う、エチルアルコール中10 g/dm の溶液。

吸収溶液：塩化バリウム11 gを新たに煮沸した水500 cmに溶かし、エチルアルコール5 cmおよび過酸化水素0.5 cmを加え、水で1 dmになるように希釈する。

磁器製無釉舟：使用前に1200 °Cで焼成し、ソーダ石灰または塩化カルシウムを入れたデシケーターで保管する。

酸素（気体）：ГОСТ 5583 に準拠。

硫酸：ГОСТ 4204 に準拠、2 mol/dmの溶液。

水酸化ナトリウム：ГОСТ 4328 に準拠および40 g/dmの溶液。

水酸化バリウム溶液の質量濃度は次の式で算出する。

ここで、 は標準試料中の炭素の質量分率（%）；

は滴定に用いた水酸化バリウム溶液の体積（cm）。

ソーダ石灰（натронная известь）：含水率6−8%。

塩化カルシウム：規格類に準拠。

2.3. 装置の準備

炉を1350–1400 °Cに加熱し、管を栓で閉じる。酸素の流量は、試料の燃焼が酸素過剰の状態で行われるように調整する。圧力平衡用容器を下げると吸収管が溶液で満たされる。円筒容器上に、ガラスフィルターが酸素を通し始める水銀の高さの目盛りを付ける。ついで水銀を入れた容器を持ち上げ、支持台にセットする。 吸収溶液にフェノールフタレイン溶液を3滴、バリウム水酸化物溶液を1 cm^3加えて混合し、酸素を通し、補償回路によってガルバノメーターの針を零位に合わせる。三方コックを大気に接続される位置に回し、燃焼用管の栓を開く。 2.4. 分析の実施 合金の細かい切粉の試料約1 gを無釉の陶磁器舟に取り、銅の切粉または削りくず1 gを混合する。舟を燃焼管に入れ、管を栓で閉じ、三方コックを遮断する。 圧力平衡用容器を下げる。円筒容器中の水銀が目盛りに達したら（2.3節参照）、三方コックを回して燃焼管と吸収容器を連結する。 試料の燃焼に伴って吸収液を水酸化バリウム溶液で滴定し、ガルバノメーターの針が初期位置に戻るまで滴定を続ける。燃焼終了後に平衡容器を慎重に持ち上げ、滴定を止める。 同時に、細かい銅切粉または削りくず1 gを用いたブランク（空試験）を行う。 2.5. 結果の処理 2.5.1. 炭素の質量分率（%）は以下の式で求める。 （式を挿入） ここで V — 試料の燃焼で発生した二酸化炭素の滴定に用いた水酸化バリウム溶液の体積（cm^3）、 V0 — ブランク試験の滴定に消費した水酸化バリウム溶液の体積（cm^3）、 c — 水酸化バリウム溶液の質量濃度（g/cm^3）、 m — 試料の秤量質量（g）。 2.5.2. 3回の平行測定のばらつき（収束性の指標）および2回の分析結果のばらつき（再現性の指標）は、以下の表に示す許容差を超えてはならない。 質量分率 C, % — 許容差（%） - 0.002 〜 0.004（含）: 収束性 0.001、再現性 0.001 - >0.004 〜 0.006: 収束性 0.002、再現性 0.003 - >0.006 〜 0.012: 収束性 0.003、再現性 0.004 - >0.012 〜 0.024: 収束性 0.004、再現性 0.006 - >0.024 〜 0.05: 収束性 0.006、再現性 0.008 - >0.05 〜 0.10: 収束性 0.008、再現性 0.010 - >0.10 〜 0.20: 収束性 0.010、再現性 0.010 - >0.20 〜 0.30: 収束性 0.020、再現性 0.030 2.5.3. 分析結果の精度管理は、国家標準試料（2.2節参照、ГОСТ 8.315*に基づき承認）による装置の作業状態の確立によって保証される（ГОСТ 25086に準拠）。 ______________ * ロシア連邦領内では ГОСТ 8.315–97 が適用される。 — データベース作成者注。 3. 容積法による炭素測定法 3.1. 方法の要旨 本法は、1350–1400 °Cで酸素流中において合金試料を燃焼させ、生成する二酸化炭素を水酸化カリウム溶液で吸収することに基づく。吸収前後の気体の体積差から炭素含有量を求める。 3.2. 装置、試薬、溶液 （図4参照）炭素測定装置は、減圧器付きの酸素ボンベまたは酸素配管（1）、水酸化カリウム（30%）溶液を入れ、5% 過マンガン酸カリウムを含むティシェンコフフラスコ（2）、1 mol/dm^3 硫酸溶液を入れたフラスコ（3）、粒状水酸化カリウムのカラム（4）、単口コック（5）、内径18–22 mmの陶磁器管（6、使用前に1300 °Cで焼成すること）、温度自動調節可能な水平電気管状炉（7、〜1400 °C）、ガラスの球状フィルター（ガラス綿詰め）（8）、ガラス単口コック（9）、および規格化されたガス分析計 ГОУ-1または ГОУ-2（10、規格書に従う）から構成される。 （図4画像省略） ガス分析計は、螺旋型冷却器（11）、三方コック（12）、ガス量測定ビュレット（ユーディオメーター、13）、平衡フラスコ（14）、球形付吸収器（15）および吸収器（16）を含む。 銅は ГОСТ 859 に準拠した MO 品位の細かい切粉または削りくずを用いる。 陶磁器舟は無釉で、作業温度で予め焼成し、乾燥剤（塩化カルシウムまたはソーダ灰）を入れたデシケーターで保管する。 装置の作業状態を確立するための標準試料として、国家標準試料（GSO）2146–81, 888–84п, 1774–84п, 1632–83п, 716–84п, 1862–85п, 1609–85пを使用する。 ソーダ灰（natron lime）は含水率6–8%のものを使用する。 塩化カリウムは規格に従う。 過マンガン酸カリウムは ГОСТ 20490、50 g/dm^3 の溶液を400 g/dm^3 の水酸化カリウム溶液中に用いる。 水酸化カリウム 1 mol/dm^3 溶液。 3.3. 装置の準備 気密性試験では、陶磁器管の一端をゴムホースで浄化フラスコを介してボンベに接続し、他端を ГОУ 装置に接続する。炉を作業温度に加熱し、吸収器に水酸化カリウム溶液を満たし、平衡フラスコには400–450 cm^3 の2% 硫酸溶液（メチルオレンジ指示薬を2–3滴含む）を入れる。 作業中にメチルオレンジの色が赤から黄に変わると、吸収器からユーディオメーターへアルカリ溶液が侵入していることを示すため、その場合はユーディオメーター内の液体を直ちに交換する。平衡フラスコに新しい液体を補充した後は、当該液体を二酸化炭素で飽和させるために、ニッケルまたは銅−ニッケル合金の試料を1–2回予備的に燃焼することが推奨される。そうしないと、新しい液体を入れた直後の炭素測定値が低めに出ることがある。 装置の正常動作確認のため、作業開始前および作業中は2–3時間ごとに、認定炭素含有量を有するニッケルまたは鋼の標準試料を2–3個燃焼する。 3.4. 分析の実施 約1 g の試料を陶磁器舟に入れ、均一な層で銅切粉または削りくず0.5–1 gを加える。舟と保持用フックを最も高温の部分にある陶磁器管内に置く。管の端を直ちにゴム栓で閉じ、炉を酸素ボンベおよび装置に接続する。10–20秒後に、毎秒4–5滴の速度で酸素を通す。 燃焼が終わるとユーディオメーター内の液面が急速に下がり、ほぼゼロ目盛に達したら酸素供給を止め、陶磁器管を外して舟を取り出す。ユーディオメーターの液面を零目盛に戻し、平衡フラスコの液面をユーディオメーターと同じ高さに合わせる。コックを回して気体混合物を吸収器側に送り、ユーディオメーター上部に気泡が残らないように注意する。 吸収器内の残気を再びユーディオメーターに戻して、二酸化炭素の吸収操作を繰り返す。 コックを回してユーディオメーターを吸収器から切り離し、1分待ってから気体の体積を測定する。測定は、平衡フラスコをビュレットに沿って下から上へ移動させ、ユーディオメーターと平衡フラスコの液面が一致する位置で行う。 ビュレット内の気体体積を読取り、そのスケール目盛を記録する。分析時にはユーディオメーター内の気体温度と気圧計の大気圧も記録する。上述の方法で0.5 g または 1 g の細かい切粉を用いたブランク試験を行う。 3.5. 結果の処理 3.5.1. 炭素の質量分率（%）は次式で計算する。 （式を挿入） ここで A — 分析試料の燃焼で二酸化炭素吸収後のユーディオメーターの目盛値（%）、 B — 銅切粉燃焼の吸収後のユーディオメーターの目盛値（%）、 K — 温度・圧力補正係数（表に示す）、 m — 試料秤量質量（g）。 3.5.2. 3回の平行測定のばらつき（収束性の指標）および2回の分析結果のばらつき（再現性の指標）は、前述の表に示す許容差を超えてはならない。 3.5.3. 分析結果の精度管理は、3.2節に示した国家標準試料（ГОСТ 8.315 に基づいて承認）による装置の作業状態の確立により保証される（ГОСТ 25086 に準拠）。 4. 自動および半自動分析装置を用いる炭素測定法 4.1. 方法の要旨 本法は、酸素流中で溶剤（フラックス）を伴って試料を1300–1800 °Cで燃焼させ、生成した二酸化炭素が吸収体により赤外線（IR）を吸収する量（IR 分光法）や、弱塩基性溶液で吸収させてその消費量を（装置の種類に応じて）クーロン法、導電率法またはアンペロメトリック法で測定するガス分析計を用いて炭素を定量することに基づく。 4.2. 装置、試薬 任意型の分析装置で、酸素流中で試料を燃焼させるための炉（誘導炉、管状炉等）と、IR 分光法または前記他法に基づく検出器を備えたもの。 規格に従った耐火性セラミックるつぼ（予めムッフル炉で1000–1100 °Cで3–4時間焼成し、デシケーターで保管）。デシケーターのふたのすり合わせ面には潤滑材の塗布は推奨されない。るつぼの形・大きさは使用する装置に応じて選定する。 溶剤（フラックス）： - 銅酸化物（ワイヤーまたは粉末）を800±20 °Cで3–4時間焼成したもの； - 鉛（純鉛）規格 TU 6–09–3523。スズ（純）規格 TU 6–09–2705 とカーボニル鉄（OSU 13–2）規格 TU 6–09–3000 の混合物を 2:1 の割合で使用； - タングステン（純）規格 TU 48–19–57 とスズ（純）規格 TU 6–09–2705 の混合物を 1:1 の割合で使用。 他のフラックスの使用も許容される。 酢酸エチル（ГОСТ 22300）またはエチルアルコール（工業用、ГОСТ 18300）。 酸素（ГОСТ 5583）配管またはボンベからのもの。 ニッケル合金または炭素鋼の標準試料（GSO 2146–81, 1862–80, 1498–83п, 1862–85п, 1609–85п, 888–84п, 1785–80, 1774–84п, 1557–83п, 1640–83п）。 4.3. 分析の実施 4.3.1. 装置を取扱説明書に従って動作状態にする。 必要ならばエーテルまたはアルコールで洗浄した1 g の試料をセラミックるつぼに入れ、フラックスを試料:フラックス = 1:2 の割合で被せ、分析装置の取扱説明書に従って分析を行う。分析結果は装置表示から得るか、コントロール試験の値を考慮して補正する。 コントロール試験では、溶剤を加えた準備済みるつぼを分析する。 4.3.2. 分析装置の較正は、炭素鋼またはニッケル合金類の標準試料により行う。較正結果は装置設定の補正に用いる。 装置の示度からコントロール試験の値を差し引き、得られた値と対応する標準試料中の炭素含有量から較正曲線を作成するか、較正関数を算出する。 4.4. 結果の処理 4.4.1. 炭素の質量分率（%）は次式で計算する。 （式を挿入） ここで m_C — 較正曲線から得られる炭素質量（g）、 m — 試料秤量質量（g）。 注：完全自動分析の場合、デジタル表示に直接分析結果が示される。 4.4.2. 3回の平行測定のばらつき（収束性の指標）および2回の分析結果のばらつき（再現性の指標）は、表1に示す許容差を超えてはならない。 4.4.3. 分析精度の管理は、4.2節に示した国家標準試料（ГОСТ 8.315 に基づき承認）による分析装置の較正により保証される（ГОСТ 25086 に準拠）。